FSS曲面数字化加工系统及其关键技术的研究

介绍了一种在航空制造和卫星通信领域．用于复杂频率选择表面加工的机器人数字化加工系统及其应用于大型曲面的加工方法。结合曲面本身的结构特点．提出了在曲面位姿标定和曲面分区方法，大大提高了FSS曲面的加工效率。目前该系统已经成功完成了频率选择表面雷达罩的加工试验。     

基于小波分解和ROI的数字高程模型表面建模

将小波多尺度分解和ROI应用于数字高程模型(DEM)的表面建模中,首先用非均匀B样条曲面进行数字高程模型地形表面建模,然后用小波多尺度的特征将地表曲面进行压缩和光顺处理.对复杂地表曲面,可能只对某些局部区域感兴趣,因此在小波多尺度分解过程中要结合感兴趣区域(ROI)的方法.本文阐述了地表曲面小波分解和ROI多分辨率表示的原理,给出了具体曲面的小波分解算法和实现结果,有效减少了曲面存储所需的空间并提高了曲面的光顺程度.     

NX7.5叶轮加工模块应用的研究

叶轮的建模可分为轮毂曲面(Hub)和叶片曲面(Blade)两部分,叶片又包含包覆曲面(Shroud Surface)、压力曲面(Pressure Surface)和吸力曲面(Suction Surface)。叶轮轮     

基于广义代数旋转曲面的刚柔混合人体几何建模方法

为了满足计算机辅助人机工程应用软件对数字化人体模型外观逼真性及运动真实性的要求,提出采用广义代数旋转曲面进行刚、柔混合人体几何建模的方法.首先在拓宽传统代数旋转曲面的基础上,提出广义代数旋转曲面并给出曲面隐式方程组的表达方式;其次利用广义代数旋转曲面对人体肢体表面进行几何统一表示,并将主躯干(腰部和胸部)在姿态变换过程中视为柔性肢体;最后,通过应用实例表明了人体模型的有效性,并能较好地满足人机仿真的需要.     

基于深度学习的单层双阻带频率选择表面设计

为了满足FR1频段与Ku频段电磁干扰的屏蔽需求，提出一种双阻带、具有良好角度稳定性和极化稳定性的频率选择表面(FSS)结构。所设计的FSS单元结构由覆盖在FR4介质表面的金属方环与四个弯折金属臂共同组成。该结构的低频阻带覆盖0～5.5 GHz，高频阻带可根据金属臂长度进行调节。为快速获得高频阻带结构，构建了反向传播深度神经网络(BP-DNN)模型。该模型以FSS单元结构的五个参数作为输入，以高频阻带的中心频点与15 dB屏蔽效能(SE)带宽作为输出。训练后的深度网络模型可快速获得12～21 GHz范围内指定高频阻带中心频点及15 dB屏蔽效能带宽的FSS单元结构参数。利用训练后的BP-DNN网络模型快速获得了高频阻带中心频点在16 GHz，|S₂₁|≤-15 dB带宽为1.86 GHz的FSS结构，全波分析仿真结果表明该设计达到预期效果。     

基于SceneLib的三维服装建模技术研究

使用几何建模法，结合传统的表面建模方法，提出了一种改良的曲面片法，成功地建立了人体模型和服装模型。文章基于SceneLib的函数库，实现曲面片建模，并以计算机图形学的知识，对建立的模型进行有效的控制，为建立服装模型提供了一种新的思路。     

基于OpenGL的曲面造型

对真实物体的三维复杂建模离不开曲面造型技术.介绍了贝塞尔曲面造型的算法原理及表面光照的处理方法,利用若干控制点就可以精确描述和调整一个曲面.应用OpenGL的建模函数预先对节点序列和控制点进行定义,由求值器计算曲面坐标并进行绘制.这种贝塞尔曲面造型技术要比用多边形逼近曲面的方法灵活、高效、节省内存.最后,在Vc 环境下通过该技术实现了对三维实例模型的建立,并加以光照和材质的渲染,具有一定的实际应用价值.     

双频带宽通带毫米波滤波器设计

选取Y环和Y组成的复合图形为基本图形单元,采用密集三角形排布方式,设计了一种密集型组合单元频率选择表面(FSS)结构.基于谱域法,通过重新选取新的分析单元的方法,从理论上进行了频谱分析.分析结果表明,该FSS结构能够实现双频的宽通带特性,并且具有很好的极化稳定性和角度稳定性.     

基于隐式曲面的3维树木建模

为了利用隐式曲面构造出光滑拼接的3维树木枝条模型,同时义能避免3维树木建模中枝条曲面的单一性,以增强树木模型局部细节的真实感描述.提出了一种基于隐式曲面的3维树木建模方法,该方法首先将基于骨架的隐式曲面与具有多项式密度分布的直线骨架卷积曲面结合起来进行3维树木建模;然后采用BlobTree结构来组合隐式曲面原型,并用优化融合来消除树木枝条的融合突起;最后用PCM等隐式曲面建模技术来模拟3维树木表面的局部细节,并采用实际树木图片中的颜色概率分布进行纹理填充.实验结果表明,该方法不仅可以重构出具有多样性的光滑3维树木枝条,并能够逼真地生成树权脊梁、树木突起等局部细节特征.     

高斯过程回归模型多扩展目标多伯努利滤波器

针对复杂不确定性环境下不规则形状的多扩展目标跟踪问题, 本文提出了一种基于高斯过程回归(GPR) 模型的多扩展目标多伯努利(GPR–ETCBMeMBer)滤波算法. 首先, 在利用有限集统计理论(FISST)将多扩展目标的 状态集与量测集分别建模为多伯努利随机有限集(MBer RFS) 和泊松随机有限集(Poisson RFS) 的基础上, 通过 GPR方法建立多扩展目标随机超曲面的跟踪滤波模型. 然后, 基于容积卡尔曼滤波器(CKF)详细推导并提出GPR多 扩展目标多伯努利滤波算法的高斯混合(GM)实现. 最后, 通过构造对星凸形多扩展目标和多群目标跟踪的仿真实 验验证了本文所提算法的有效性.     

离散曲面的等距面生成算法

离散曲面的等距面生成问题是一个不同于传统的等距面计算的新问题。拟对该问题展开研究并提出一个有效的离散曲面的等距面生成算法。该算法通过计算离散曲面的包络面上的离散体元而生成等距面。所提算法可以有效地解决等距计算过程中发生的拓扑、自相交等现象。实验结果表明了该算法的有效性。     

Blending Quadric Surfaces with Piecewise Algebraic Surfaces

Given several algebraic surfaces and corresponding auxiliary planes, a scheme for constructing a piecewise algebraic surface to blend the given surfaces is presented along the intersection curves of the given surfaces and their corresponding auxiliary planes. The algorithm starts with the suitable partition of the 3D space into tetrahedrons or prisms in which the algebraic surface patches are defined. Then a smooth piecewise algebraic surface of low degree is constructed which meets the initial surfaces with a certain order of geometric continuity. Examples are provided to demonstrate the detailed construction process and to compare our method with previous approaches. The results show some advantages of the new blending method.     

用分片代数曲面构造管道曲面的过渡曲面

借助围绕一个顶点处代数曲面的光滑拼接条件,提出并研究了用分片代数曲面构造三通管道的过渡曲面问题。首先对空间区域进行适当的剖分以确定分片代数曲面的定义区域。然后,通过求解一个线性方程组来构造出光滑拼接的分片代数曲面,同时还了在代数曲面片的Ｂ－Ｂ表示下,Ｂｅｚｉｅｒ纵标对过渡曲面的形状的局部控制问题。结果表明,用分片代数曲面构造过渡曲面不仅可以降低曲面的次数,而且更有利于曲面形状的控制。     

Origamizing Polyhedral Surfaces

This paper presents the first practical method for "origamizing” or obtaining the folding pattern that folds a single sheet of material into a given polyhedral surface without any cut. The basic idea is to tuck fold a planar paper to form a three-dimensional shape. The main contribution is to solve the inverse problem; the input is an arbitrary polyhedral surface and the output is the folding pattern. Our approach is to convert this problem into a problem of laying out the polygons of the surface on a planar paper by introducing the concept of tucking molecules. We investigate the equality and inequality conditions required for constructing a valid crease pattern. We propose an algorithm based on two-step mapping and edge splitting to solve these conditions. The two-step mapping precalculates linear equalities and separates them from other conditions. This allows an interactive manipulation of the crease pattern in the system implementation. We present the first system for designing three-dimensional origami, enabling a user can interactively design complex spatial origami models that have not been realizable thus far.     

Sweep曲面自相交的快速检测和消除

借鉴offset曲线去除自相交的方法提出了一种去除sweep曲面自相交的方法.首先根据sweep曲面上的点到脊线的距离来判断是否产生自相交;然后确定自相交候选区间集,并去除自相交点集.该方法可以推广到一般曲面与sweep曲面的求交,也可以推广到sweep曲面的offset操作中.在北京大学自主开发的几何造型系统PUM2.0中,通过大量的实例验证了该方法的稳定性和有效性.     

细分蒙皮曲面

对细分曲面在曲面造型中的应用进行了研究，并着重于蒙皮曲面造型技术．所提方法在传统的蒙皮曲面构造过程中引入细分方法，有效地避免了因截面曲线的相容性处理而产生的数据量激增的问题；最后生成的蒙皮曲面能够精确插值预先设计的截面曲线，并且可以在指定的截面曲线处产生折痕效果．     

Reconstructing Surfaces and Functions on Surfaces from Unorganized Three-Dimensional Data

Creating a computer model from an existing part is a common problem in reverse engineering. The part might be scanned with a device like the laser range scanner, or points might be measured on its surface with a mechanical probe. Sometimes, not only the spatial location of points, but also some associated physical property can be measured. The problem of automatically reconstructing from this data a topologically consistent and geometrically accurate model of the object and of the sampled scalar field is the subject of this paper. The proposed algorithm can deal with connected, orientable manifolds of unrestricted topological type, given a sufficiently dense and uniform sampling of the object's surface. It is capable of automatically reconstructing both the model and a scalar field over its surface. It uses Delaunay triangulations, Voronoi diagrams, and α-shapes for efficiency of computation and theoretical soundness. It generates a representation of the surface and the field based on Bernstein—Bézier polynomials, with the surface modeled by implicit patches (A-patches), that are guaranteed to be smooth and single-sheeted. Received June 1, 1994; revised February 2, 1995, and August 14, 1995.     

Flexible Developable Surfaces

We introduce a discrete paradigm for developable surface modeling. Unlike previous attempts at interactive developable surface modeling, our system is able to enforce exact developability at every step, ensuring that users do not inadvertently suggest configurations that leave the manifold of admissible folds of a flat two‐dimensional sheet. With methods for navigation of this highly nonlinear constraint space in place, we show how to formulate a discrete mean curvature bending energy measuring how far a given discrete developable surface is from being flat. This energy enables relaxation of user‐generated configurations and suggests a straightforward subdivision scheme that produces admissible smoothed versions of bent regions of our discrete developable surfaces.     

隐式曲面重新多边形化

首先用Bloomenthal的多边形化算法生成一个粗糙的初始网格;然后在初始网格上分布若干个新顶点,新顶点可以均匀分布,也可以按曲率分布;再把初始网格上的老顶点和新顶点连接起来,生成一个中间网格,从中间网格上删除初始网格上的老顶点,得到重新多边形化的网格;最后细分这个网格．实验结果表明：该算法可以生成近似等边的、大小由曲率指导的三角网格．